Operación del Sistema de Fabricación Colaborativa compuesta (CCM)

Pengcheng Li; Xiaoming Zhang; Wenfang Xie; Suong Van Hoa

doi:10.3791/59969

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Artículo de método

Operación del Sistema de Fabricación Colaborativa compuesta (CCM)

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DOI:

10.3791/59969

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1 de octubre de 2019

Pengcheng Li¹ , Xiaoming Zhang¹ , Wenfang Xie¹ , Suong Van Hoa¹

¹Department of Mechanical, Industrial & Aerospace Engineering, Concordia University

Autores correspondientes: Wenfang Xie <wfxie@encs.concordia.ca>

En este artículo

Resumen

Se ha desarrollado un sistema de fabricación de compuestos colaborativos para la colocación robótica de laminados compuestos utilizando la cinta prepreg. El sistema propuesto permite la producción de laminados compuestos con altos niveles de complejidad geométrica. Los problemas en la planificación del camino, la coordinación de los robots y el control se abordan en el método propuesto.

Resumen

La colocación automatizada de cintas y las máquinas de colocación automatizada de fibra (AFP) proporcionan un entorno de trabajo más seguro y reducen la intensidad de mano de obra de los trabajadores que la colocación manual tradicional de fibra. Por lo tanto, la precisión de la producción, la repetibilidad y la eficiencia de la fabricación de compuestos se mejoran significativamente. Sin embargo, los sistemas AFP actuales sólo pueden producir los componentes compuestos con grandes superficies abiertas o piezas simples de revolución, que no pueden satisfacer el creciente interés en pequeñas estructuras complejas o cerradas de la industria.

En esta investigación, mediante el empleo de una etapa de rotación de 1 grado de libertad (DoF), un robot paralelo 6-RSS y un robot serie 6-DoF, la destreza del sistema AFP se puede mejorar significativamente para la fabricación de piezas compuestas complejas. La etapa de rotación montada en el robot paralelo se utiliza para sostener el mandril y el robot serie lleva el cabezal de colocación para imitar dos manos humanas que tienen suficiente destreza para poner la fibra al mandril con contorno complejo.

Aunque el sistema MCP aumenta la flexibilidad de la fabricación de compuestos, es bastante lento o incluso imposible generar el camino fuera de línea factible, lo que garantiza una unión uniforme de las fibras posteriores teniendo en cuenta las restricciones como singularidades, colisiones entre el cabezal de colocación de fibra y el mandril, cambio de dirección de fibra lisa y mantener el cabezal de colocación de fibra a lo largo de la norma de la superficie de la pieza, etc. Además, debido al error de posicionamiento existente de los robots, se necesita la corrección de la trayectoria en línea. Por lo tanto, se propone el algoritmo de corrección de pose en línea para corregir las rutas de los robots paralelos y seriales, y para mantener la ruta relativa entre los dos robots sin cambios a través de la retroalimentación visual cuando la restricción o problemas de singularidad en el se produce la planificación de rutas fuera de línea. Los resultados experimentales demuestran que el sistema MCP diseñado puede cumplir con el movimiento necesario para la fabricación de una estructura compuesta con forma Y.

Introducción

Recientemente, la creciente necesidad de estructuras compuestas de alto rendimiento en diversas industrias ha impulsado en gran medida el desarrollo de las tecnologías de fabricación compuesta¹^,². La producción manual tradicional no puede cumplir con los requisitos de alta eficiencia, precisión y calidad de la industria emergente. Este aspecto ha fomentado el desarrollo de nuevas tecnologías de producción, como los sistemas AFP. La tecnología AFP automatiza la producción de estructuras de materiales compuestos utilizando prepregs, que están presentes en forma de tiras compuestas de cintas de fibra impregnadas ....